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Prototipos del Falcon 9

Saltamontes en septiembre de 2012 Los prototipos Falcon 9 fueron cohetes reutilizables experimentales de prueba de vuelo que realizaron despegues y aterrizajes verticales . [ 1 ...

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Saltamontes en septiembre de 2012

Los prototipos Falcon 9 fueron cohetes reutilizables experimentales de prueba de vuelo que realizaron despegues y aterrizajes verticales . [ 1 ] El proyecto fue financiado privadamente por SpaceX , sin fondos gubernamentales hasta más adelante. [ 2 ] Se construyeron dos prototipos y ambos fueron lanzados desde tierra. [ 3 ]

El prototipo más antiguo fue Grasshopper . Fue anunciado en 2011 [ 4 ] y comenzó las pruebas de aterrizaje/vuelo estacionario a baja altitud y baja velocidad en 2012. Grasshopper tenía 106 pies (32 m) de altura y realizó ocho vuelos de prueba exitosos en 2012 y 2013 antes de ser retirado. Un segundo prototipo de Falcon 9 fue el Falcon 9 Reusable Development Vehicle (F9R Dev, también conocido como F9R Dev1), más grande y capaz, basado en el vehículo de lanzamiento Falcon 9 v1.1 . Fue probado a altitudes más altas y era capaz de una velocidad mucho mayor, pero nunca fue probado a alta velocidad. El vehículo F9R Dev1 fue construido en 2013-2014 y realizó su primer vuelo de prueba a baja altitud el 17 de abril de 2014; se perdió durante una prueba de tres motores en el sitio de pruebas de McGregor el 22 de agosto de 2014, [ 5 ] lo que puso fin al programa de pruebas de baja velocidad. La ampliación del ámbito de pruebas de vuelo del cohete reutilizable se centró en los propulsores descendentes del Falcon 9 que se habían utilizado en trayectorias de vuelo orbitales en vuelos orbitales comerciales del Falcon 9.  

Las pruebas Grasshopper y F9R Dev fueron fundamentales para el desarrollo de los cohetes reutilizables Falcon 9 y Falcon Heavy , que requieren aterrizajes verticales de los tanques de combustible y los conjuntos de motores de la primera etapa de estos cohetes, prácticamente vacíos . Las pruebas Grasshopper y F9R Dev dieron paso a una serie de pruebas de descenso controlado a gran altitud y alta velocidad de las etapas propulsoras del Falcon 9 (ya usadas) que acompañaron las misiones comerciales del Falcon 9 desde septiembre de 2013. Estas últimas culminaron con el primer aterrizaje exitoso de un propulsor el 21 de diciembre de 2015.

Historia

El helicóptero Grasshopper realizó un vuelo de 325 metros seguido de un aterrizaje propulsado suave en un intento por desarrollar tecnologías para un vehículo de lanzamiento reutilizable.

Grasshopper se dio a conocer públicamente por primera vez en el tercer trimestre de 2011, cuando periodistas espaciales escribieron sobre él tras analizar las regulaciones de lanzamiento espacial de la Administración Federal de Aviación . [ 1 ]

Poco después, SpaceX confirmó la existencia del programa de desarrollo del vehículo de prueba y proyectó que comenzaría el programa de pruebas de vuelo Grasshopper en 2012. [ 4 ] [ 6 ]

Las publicaciones de información pública en 2011 indicaron que las pruebas subsónicas se llevarían a cabo en McGregor, Texas, en tres fases, a altitudes máximas de vuelo de 670 a 11,500 pies (200 a 3,510 m) , con duraciones de 45 a 160 s (0.75 a 2.67 min) . En ese momento, se esperaba que las pruebas duraran hasta tres años y el permiso inicial de la FAA permite hasta 70 lanzamientos suborbitales por año. [ 1 ] [ 7 ] Se construyó una instalación de lanzamiento de concreto de media acre para apoyar el programa de vuelos de prueba. [ 6 ] En septiembre de 2012, SpaceX anunció que había solicitado la aprobación de la FAA para aumentar la altitud de algunos de los vuelos de prueba iniciales. [ 8 ] Con vistas al próximo año, el CEO Musk dijo en noviembre de 2012: "Durante los próximos meses, aumentaremos gradualmente la altitud y la velocidad. ... Creo que probablemente habrá algunos cráteres en el camino; tendremos mucha suerte si no hay ninguno. El aterrizaje vertical es un avance extremadamente importante: una reutilización extremadamente rápida". [ 9 ]    

En mayo de 2013, SpaceX anunció que la parte de mayor altitud y velocidad del programa de pruebas de vuelo Grasshopper se realizaría en Spaceport America, cerca de Las Cruces, Nuevo México , y no en las instalaciones adyacentes del Campo de Misiles de White Sands del Gobierno Federal , como se había planeado previamente [ 3 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] , y firmó un contrato de arrendamiento de tres años para terrenos e instalaciones en el puerto espacial recientemente operativo. [ 11 ] SpaceX indicó en mayo de 2013 que aún no sabían cuántos empleos podrían trasladarse de Texas a Nuevo México. [ 13 ]

SpaceX comenzó la construcción de una plataforma de 30 m × 30 m (98 pies × 98 pies) en Spaceport America en mayo de 2013, a 7 km (4,3 millas) al suroeste del campus principal del puerto espacial, con la intención de arrendar la plataforma por US$6.600 por mes más US$25.000 por vuelo de prueba. [ 14 ]        

Descripción

Saltamontes

Grasshopper consistía en "un tanque de primera etapa Falcon 9 [v1.0], un solo motor Merlin-1D " con una altura de 32 m (106 pies) . [ 1 ] El tren de aterrizaje era fijo.  

Como afirmó Elon Musk, Grasshopper podría aterrizar en la Tierra con la precisión de un helicóptero . [ 15 ]

F9R Desarrollador 1

El F9R Dev1 se construyó a partir del tanque de primera etapa usado del Falcon 9 v1.1 , [ 16 ] tenía 160 pies de altura, [ 17 ] casi un 50% más largo que el primer Grasshopper. [ 18 ] Las patas de aterrizaje eran retráctiles por diseño, con un pistón telescópico montado en un bastidor en A. La envergadura total de las cuatro patas era de aproximadamente 18 m (60 pies) y el peso menos de 2100 kg (4600 lb) ; el sistema de despliegue utilizaba helio a alta presión . [ 19 ] Las patas tenían menos peso que en el primer Grasshopper. El F9R Dev1 tenía un compartimento del motor diferente al del primer vehículo Grasshopper. [ 18 ]    

El vehículo F9R Dev1 en Texas estaba diseñado para despegar y acelerar con tres motores, ya que el vuelo de prueba nunca necesita el empuje completo para despegar un Falcon 9 completamente cargado con una carga útil orbital, mientras que completaba el descenso y el aterrizaje con un solo motor. [ 20 ] El Grasshopper original había volado exclusivamente con un solo motor Merlin 1D, el motor central que ahora se utiliza para completar la última fase de la desaceleración y el aterrizaje vertical en los cohetes Falcon 9 de tamaño real.

F9R Dev2 (nunca volado)

Inicialmente, se planeó que un tercer vehículo de prueba de vuelo, el F9R Dev2, volara solo en el campo de pruebas de gran altitud de Spaceport America [ 11 ] [ 2 ] y a altitudes de hasta 91 000 metros (300 000 pies) . [ 17 ] [ 21 ] [ 16 ] En septiembre de 2014, tras la destrucción del F9R Dev1, SpaceX cambió los planes, de modo que el vehículo F9R Dev2 volaría primero en McGregor para realizar pruebas a baja altitud. El permiso inicial de la FAA para volar el Falcon 9 Reusable Development Vehicle en McGregor, Texas, estuvo vigente hasta febrero de 2015. [ 22 ] 

El 19 de febrero de 2015, SpaceX anunció que el F9R Dev2 sería descontinuado. [ 23 ]

Durante abril de 2015, SpaceX realizó pruebas de repostaje en el cohete In-Flight Abort en la plataforma SLC-4E de la Base de la Fuerza Aérea Vandenberg . Dado que este cohete solo tenía tres motores Merlin 1D, y que el sitio de Nuevo México se iba a utilizar para probar las primeras etapas recuperadas, se especuló que el F9R Dev2, que había sido descontinuado, se reutilizó como vehículo de lanzamiento en la prueba In-Flight Abort. [ 24 ]

En mayo de 2015, un artículo de prensa afirmó que, debido al éxito técnico de muchos aspectos de los intentos de aterrizaje del cohete propulsor en el mar y en el ASDS , SpaceX planeaba utilizar el sitio de Nuevo México para probar las etapas recuperadas. [ 25 ] [ 26 ]

Pruebas de vuelo

Pruebas de vuelo del saltamontes

El primer prototipo del Falcon 9, Grasshopper , realizó un total de ocho vuelos de prueba entre septiembre de 2012 y octubre de 2013. [ 27 ] Los ocho vuelos se realizaron desde las instalaciones de prueba de McGregor , Texas .

Grasshopper comenzó las pruebas de vuelo en septiembre de 2012 con un breve salto de tres segundos, seguido de un segundo salto en noviembre de 2012 con un vuelo de 8 segundos que elevó la plataforma de pruebas aproximadamente 5,4 m (18 pies) del suelo, y un tercer vuelo en diciembre de 2012 de 29 segundos de duración, con un vuelo estacionario prolongado impulsado por el motor cohete, en el que ascendió a una altitud de 40 m (130 pies) antes de descender impulsado por el motor cohete para realizar un aterrizaje vertical exitoso. [ 28 ] Grasshopper realizó su octavo y último vuelo de prueba el 7 de octubre de 2013, volando a una altitud de 744 m (2441 pies) antes de realizar su octavo aterrizaje vertical exitoso . [ 29 ] El vehículo de prueba Grasshopper ahora está retirado. [ 27 ]      

Las pruebas de vuelo en las instalaciones de Texas estaban limitadas a una altitud máxima de 2500 pies (760 m) por el permiso reglamentario inicial de la FAA . [ 30 ]  

Desde el anuncio en 2011 hasta 2014, SpaceX cumplió con cada uno de los hitos del cronograma que anunció públicamente. En febrero de 2012, SpaceX declaró que planeaba realizar varios vuelos de prueba de despegue y aterrizaje vertical (VTVL) durante ese año, [ 3 ] y confirmó en junio de 2012 que seguía planeando realizar el primer vuelo de prueba en los próximos meses. [ 6 ]

Pruebas de vuelo del F9R Dev1

El Falcon 9 Reusable Development Vehicle, o F9R Dev , fue anunciado en octubre de 2012. F9R Dev1 fue inicialmente llamado, desde finales de 2012 hasta principios de 2014, como Grasshopper v1.1. [ 17 ] [ 29 ] En marzo de 2013, Musk dijo que SpaceX esperaba alcanzar la velocidad hipersónica antes de finales de 2013. [ 52 ] En marzo de 2013, se anunció que el segundo vehículo de vuelo suborbital de clase Grasshopper se construiría a partir del tanque de la primera etapa del Falcon 9 v1.1 que se había utilizado para pruebas de calificación en Texas en las instalaciones de desarrollo y prueba de cohetes de SpaceX antes de marzo. [ 16 ]

En 2014, el permiso de la FAA se aumentó a 10 000 pies (3000 m) para las pruebas F9R Dev en McGregor, [ 21 ] cuando el primer Grasshopper estaba limitado a una altitud de 2500 pies (760 m) .    

El F9R Dev1 se construyó sobre los tanques de la primera etapa del Falcon 9 v1.1 , mucho más largos , y con patas de aterrizaje retráctiles .

SpaceX realizó una prueba en tierra de corta duración (prueba estática) del F9R Dev1 el 28 de marzo de 2014, en su sitio de pruebas de McGregor, Texas, [ 53 ] y realizó su primer vuelo de prueba del nuevo vehículo, a una altitud de 250 metros (820 pies) , el 17 de abril de 2014. [ 21 ] [ 20 ] El F9R Dev1 voló por quinta y última vez el 22 de agosto de 2014. [ 17 ] [ 54 ] Durante este vuelo, datos anómalos de los sensores del vehículo durante su ascenso hicieron que el cohete se desviara de la trayectoria de vuelo nominal, lo que provocó que su sistema de terminación de vuelo terminara la misión neutralizando el vehículo. No se reportaron heridos ni casi heridos después de la desintegración del F9R Dev1 y un representante de la FAA estuvo presente durante la prueba. CBS publicó un video del accidente y se publicaron múltiples imágenes del accidente en las redes sociales. [ 5 ] [ 55 ] 

Pruebas de aterrizaje posteriores a la misión del Falcon 9

La primera etapa del Falcon 9 intenta aterrizar en el sistema ASDS después de que la segunda etapa, con el módulo de aterrizaje CRS-6, continuara su trayectoria hacia la órbita. Las patas de aterrizaje se encuentran en proceso de despliegue.

En 2013, SpaceX comenzó a utilizar sus vehículos Falcon 9 convencionales para pruebas VTVL, además de sus pruebas existentes con vehículos de prueba voladores. En marzo de 2013, SpaceX anunció que, a partir del primer vuelo de la versión extendida del vehículo de lanzamiento Falcon 9 (el sexto vuelo en total del Falcon 9, previsto entonces para el verano de 2013), cada primera etapa estaría instrumentada y equipada como un vehículo de prueba de descenso controlado. [ 67 ] SpaceX intentó numerosos aterrizajes sobre el agua, tanto sobre el mar, que resultaron en aterrizajes suaves en el agua, como sobre barcos dron especializados para puertos espaciales autónomos , barcazas modificadas para ser plataformas de aterrizaje. Ninguno fue completamente exitoso.

SpaceX finalmente logró aterrizar un cohete de aterrizaje vertical de producción en tierra a finales de 2015. El primer intento de aterrizar la primera etapa del Falcon 9 en tierra, cerca de su sitio de lanzamiento, ocurrió en el vuelo 20 del Falcon 9 , el 21 de diciembre de 2015. El aterrizaje fue exitoso y se recuperó la primera etapa del vehículo Falcon 9 Full Thrust . [ 68 ] [ 69 ] [ 70 ] Para el 27 de mayo de 2016, SpaceX había completado con éxito tres aterrizajes de la primera etapa en un barco no tripulado en el mar. [ 71 ]

Véase también

Referencias

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  • Vídeos recopilados
    • Vídeo del primer lanzamiento de prueba , 21 de septiembre de 2012
    • Vídeo del segundo lanzamiento de prueba , 1 de noviembre de 2012
    • Vídeo del tercer lanzamiento de prueba, H=40m , 17 de diciembre de 2012
    • Vídeo del cuarto lanzamiento de prueba, H=80m , 8 de marzo de 2013
    • Vídeo del quinto lanzamiento de prueba a H=250m , 17 de abril de 2013
    • Vídeo del sexto lanzamiento de prueba, H=325m , 14 de junio de 2013
    • Vídeo del séptimo lanzamiento de prueba (altura: 250 m, longitud: 100 m) , 13 de agosto de 2013.
    • Vídeo del octavo lanzamiento de prueba a una altura de 744 m , el 7 de octubre de 2013. Último vuelo de prueba del Grasshopper.
    • Vídeo del noveno lanzamiento de prueba a H=250m , 17 de abril de 2014. Primer vuelo de prueba del F9R Dev1 .
    • Vídeo del décimo lanzamiento de prueba a H=1000 m , 1 de mayo de 2014
    • Vídeo del decimotercer lanzamiento de prueba , 22 de agosto de 2014. Último vuelo del F9R Dev1, ya que el vehículo fue destruido tras una anomalía ocurrida durante el vuelo de prueba.
    • Comentarios personales de Steve Jurvetson sobre la destrucción del F9R Dev1 , 23 de septiembre de 2014, discurso de apertura de SPARK 2014, minuto 58:05. Jurvetson es miembro de la junta directiva de SpaceX y estuvo presente en la prueba de vuelo del 22 de agosto de 2014.